余平义

摘 要：以天津滨海新区某综合办公楼在基坑开挖时造成的预应力管桩大面积断桩事故为例，针对管桩和桩周土均受到很大程度影响的情况，对补强处理后管桩可能存在的薄弱环节，采用高、低应变，单桩水平试验等多种检测方法对事故桩的完整性和承载力进行综合检测，验证了对缺陷补强桩采取多种检测方法综合判定其处理效果的有效性和必要性。

关键词：预应力管桩；高应变；单桩水平试验

1、工程概况

该综合办公楼工程总建筑面积约30000㎡，采用PHC AB 500 100型高强预应力管桩，设计单桩抗压承载力为1200kN。基坑深度大部为5m、局部1.5m。基坑开挖范围内均为粘土和淤泥质粘土，土层中含有机质，具有高压缩性、高灵敏度等特点，工程力学性质较差。

本工程的基坑采取了灌注桩+水泥搅拌桩挡土-止水方式。开挖过程采用单斗反铲挖掘机，一次挖至设计标高，在基坑开挖了约1/3后，工程桩出现了大面积桩位偏移、桩顶倾斜现象，经低应变法检测，已开挖部分除电梯井和靠近基坑支护边缘的少数管桩，绝大多数管桩在4-8米深度处都出现了相当严重的断裂、同时伴随着严重的桩位偏移、桩顶倾斜等缺陷。

2、事故原因及处理措施

2.1管桩大面积断桩原因分析

根据现场资料，在基坑开挖前已完成了对工程桩试桩的抗压静载试验和低应变法检测工作，承载力和完整性情况良好，并且基坑较浅处（开挖1.5m）和电梯井部位（比基坑底部深2m）的工程桩完整性情况较好，没有缺陷桩出现，由此判断此次大面积断桩事故是基坑开挖过程中造成的。

主要事故诱因有如下三项：

a、基坑内淤泥质土土方开挖程序未严格按照施工方案分层、分段开挖；

b、施工机械的运行挤压扰动土体。

c、预应力管桩对水平抗力较差。（根据笔者经验，天津软土地区预应力管桩通常在桩顶偏移量达到40-55mm左右就会在桩身中上部发生断裂）。

d、沉桩作业时积聚的挤压力、土层中孔隙水压朝开挖方向释放，进一步加剧了淤泥向开挖方向的流动。

2.2事故处理措施

事故发生后，基坑开挖工作暂时中断。经过会商确定了事故桩处理的总体原则：①承载力能满足设计要求；②消除管桩倾斜的不良作用。

对于事故桩，首先采用水平顶拉的方法使管桩恢复原位；然后采取填芯补强的方法使上下两段断桩连接成整体，从而顺利传递上部荷载。

采用填芯补强法[1]，具体处理要求为：对管桩内腔内的土体和杂物进行清理疏通。芯桩内放置主筋为6×Φ20、箍筋Φ8@200mm，直径240mm的钢筋笼，灌注C40微膨胀细石混凝土。灌芯深度为低应变法确定的缺陷位置以下3m。

3、检测方法选择、实施及结论建议

3.1检测方案设计

检测在事故桩纠偏、补强措施完成后28d后进行复测。

为准确反映管桩补强后的综合性能，需要验证：

a、通过灌芯处理后的管桩完整性是否满足要求，芯桩是否充分与管桩结合；

b、芯桩与管桩桩壁的结合能否确保承载力的正常传递；

c、管桩的水平承载力性能是否满足要求。

根据上述分析，结合现场情况，确定了如下综合检测方案

a、采用低应变法对补强后的管桩进行桩身完整性检测；

b、采用高应变法选取有代表性的管桩进行抗压承载力测试；

c、采用水平静载试验方法选取桩位偏移过大的管桩检测其水平抗剪性能并与未扰动区域的完整桩进行对比。

3.3检测结论及处理措施

通过上述分析，证明采取水平顶拉纠偏和填芯补强的方法对缺陷桩的处理总体上是成功的。但是由于事故发生时对桩和桩周土造成了一系列影响，虽经填芯处理，但是桩的完整性和承载力仍然存在薄弱环节。因此对薄弱点均采取合适的检测手段确定其工程使用效果是必要的。

【二】支持并鼓励施工技术创新

建筑工程施工技术的创新需要一股动力，这股动力一方面来自于客观社会，另一方面则来自于建筑行业内部。客观现实社会刺激、影响并带动着建筑行业的施工技术创新，这种客观的影响和带动应该成为建筑行业创新发展的一大动力，同时，建筑行业自身也应该加大技术创新力度，加大技术创新的资金投入力度，支持并培养一大批技术创新型人才，在发挥已有的优势技术的基础上，主动吸收和引进国际化新技术，支持并带动行业内部施工技术的创新发展。

2.3 完善施工技术创新机制 有强烈创新精神的团队、灵活多变的企业组织结构是建筑企业实现企业创新机制的完善的必要条件，建筑企业实现企业创新机制离不开这一必要条件。但是现在社会更新换代的速度非常快，有创新能力的人相拥出现，很多的创新更像是昙花一现，所以怎样保持创新的永久不过时性显得尤为重要，所以在寻找人才这一方面的问题也很突出重要。一个团队，精神是必不可少的，所以创新施工理念一定要深入贯彻。

2.4 促进建筑工程技术的创新应用 以高新技术为指导是当今时代对建筑业所提出的新要求，促进建筑工程施工技术创新是知识经济时代的要求，施工技术创新如果应用得当，就可以充分地提高施工效率和施工质量。在建筑工程施工技术创新应用的过程中，应该首先提高劳动人员对于技术创新接受的能力，消除劳动人员对于新兴技术的抵触心理，只有从心里接受才能更好地投入使用， 才能够提升应用水平。在创新技术应用的过程中，应该注重技术操作的细节，建筑业是一门需要耐心和细心的行业，否则一块砖头的错位就可能会导致整个建筑项目的失败。

2.5 建筑施工技术往工业化去发展 当前我国建筑工业化水平并不高，集约化生产方式的经济效益得不到体现，建筑企业习惯于传统的生产作业模式。工业化是如今建筑施工行业的一个主要的发展方向。它最为主要的目的是力图把互换性和流水线引入到建筑活动中去，以标准化的要求提高劳动生产率来加快建设速度提高经济效果和社会效益。通过工厂化的成套技术来改造建筑施工业的传统生产模式，从而提高建筑的工业化水平。建筑施工技术的工业化是以科技为先导，采用最为先进的技术、工艺、设备，不断提高建筑施工的标准水平，优化资源配置，在不断发现问题中积累了施工经验后再推进工业化，将更有利于促进建筑工业化的进程发展。

4、结论建议

由于预应力管桩本身抗剪性能相对较差，因此在软土地区使用时需要考虑基坑开挖等因素的桩身的影响，遵循“分层开挖、先撑后挖”的原则，合理组织施工方案并严格执行，并做好监测工作，防止大面积断桩和突发事故发生。

参考文献：

[1] 孙淑贤.基坑开挖伴随应力状态改变对土压力的影响[J].工程勘察，1998-3：5～8.

作者简介：

张迎（1985- ），天津市地质工程勘察院，工程师，工程物探专业，从事岩土工程检测技术与管理工作。